CA2394359C

CA2394359C - Method and installation for treating effluents, comprising an additional treatment of the sludge by ozonisation

Info

Publication number: CA2394359C
Application number: CA 2394359
Authority: CA
Inventors: Eric Thieblin; Anne Mechineau; Roger Pujol
Original assignee: Ondeo Degremont
Current assignee: Suez International SAS
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2008-12-23
Anticipated expiration: 2020-10-25
Also published as: AU1034901A; EP1240108A1; BR0016220A; FR2801880A1; ES2180462T1; WO2001042150A1; US6780319B1; DE1240108T1; JP2004501739A; CA2394359A1; FR2801880B1

Abstract

The inventive method is characterized in that it comprises a stage in which the sludge from the biological treatment stage or the separation stage is degraded. During said degradation stage, the sludge is brought into contact with an ozonised gas in conditions in which it is possible to obtain a floc consisting of granules with an average size of over 200 microns and a level of volatile matter of between 50 and 65 %, the thickening factor of the granular sludge after a decantation of 30 minutes always being greater than 4. The granular sludge is obtained by: treating between 0.1 and 2, preferably between 0.1 and 1.5 times the mass of sludge present in the biological treatment stage; and applying a dose of ozone of between 3 and 100 grams ozone per kilogram suspended matter (SM) treated, preferably between 4 and 10 grams of ozone per kilo of suspended matter (SM) treated.

Description

Procédé et installation de traitement d'eaux résiduaires comprenant un traitement additionnel des boues par ozonation La présente invention a pour objet un procédé et une installation d'épuration d'eaux usées, notamment d'eaux résiduaires urbaines ou industrielles, comportant un traitement additionnel des boues par ozonation afin de réduire les quantités de boues produites par un traitement biologique et d'augmenter les flux transitant par le système de clarification des boues.

La présente invention se propose également de réduire, d'une part, le coût de traitement des boues en excès et d'autre part, les coûts d'investissement du système de séparation eaux-boues.
Il est connu que le traitement des eaux résiduaires fait largement appel aux procédés des boues activées qui sont basés sur le principe de la floculation naturelle de populations bactériennes mises au contact avec l'eau à épurer.
On obtient ainsi un mélange appelé liqueur mixte qui est placé dans des conditions d'aération nécessaires à la transformation biochimique de la matière organique carbonée ou azotée qui est contenue dans l'eau à traiter.
Il s'agit là de procédés performants, largement utilisés, mais dont la capacité
hydraulique de traitement est fréquemment limitée en raison de problèmes biologiques qui affectent négativement la décantabilité des boues floculées (il se produit un foisonnement des boues) et, par voie de conséquence, réduisent le débit admissible lors de la clarification qui constitue l'étape finale et clé du traitement.

Par ailleurs, on sait que les procédés de traitement biologiques présentent l'inconvénient de produire d'importantes quantités de boues en excès, dont la destination finale pose des problèmes en ce qui concerne la sauvegarde de l'environnement et dont le coût d'évacuation est de plus en plus prohibitif.

Afin de résoudre ces problèmes, on a proposé diverses solutions. A titre d'exemple, on mentionnera l'utilisation de chlore ou d'ozone afin de réduire la prolifération de germes filamenteux. A titre d'exemple de cette solution, on peut citer la publication Domestic and Industrial Wastewater Treatment with Ozonated Activated Sludge de H-Van Leeuwen parue dans Ozone Science and Engineering , Vol. 10 pp 291-308 (1988). En ce qui concerne le problème de la réduction de la production des boues, on peut se référer à
EP-A-0 645 347 qui décrit un procédé dans lequel on effectue un traitement à l'ozone de la boue, couplé à un prétraitement à pH acide de la boue, afin de réduire la production de boues en excès. Une variante de ce traitement connu est décrite dans FR-A-2 766 813 qui décrit un procédé dans lequel le traitement d'ozonation est couplé à un traitement mécanique des boues.

On notera que la mise en oeuvre de ces procédés connus permet d'obtenir une amélioration notable de la décantabilité des boues (entre 20 et 50%).
On connaît également la possibilité d'obtenir des boues présentant l'aspect de granules ou boues granuleuses.
En milieu anaérobie, le procédé d'obtention de ces granules consiste dans l'addition de nucléi voire de micro-supports ainsi que dans des vitesses ascensionnelles élevées de l'eau à traiter appliquées dans le réacteur anaérobie. Un exemple d'application de cette méthode est donné dans la publication Granular Sludge Formation in the Anaerobic Expanded Micro-Carrier Process parue dans Water Science Technoiogy vol 23, pp 1167-1177.

En milieu aérobie, un premier exemple d'application d'obtention de boues granuleuses aérobies est donné dans la publication Aerobic Granulation in a Sequencing Batch Reactor de J.J. Beun et al, parue dans Water Research Vol 33, n 10 pp 2283-2290 - 1998. La filière utilisée est du type SBR ( Sequencing Batch Reactor ) et le mode d'obtention des boues Waste water treatment method and plant comprising an additional treatment of the sludge by ozonation The present invention relates to a method and a purification plant wastewater, particularly urban or industrial wastewater, with additional treatment of the sludge by ozonation in order to reduce the amount of sludge produced by biological treatment and to increase the flows passing through the sludge clarification system.

The present invention also proposes to reduce, on the one hand, the cost excess sludge treatment and, secondly, the investment costs the water-sludge separation system.
It is known that the treatment of wastewater makes extensive use of activated sludge processes that are based on the principle of flocculation natural bacterial populations put in contact with the water to be purified.
This gives a mixture called mixed liquor which is placed in aeration conditions necessary for the biochemical transformation of the organic carbonaceous or nitrogenous matter that is contained in the water to be treated.
These are efficient processes that are widely used but whose capacity Hydraulic treatment is frequently limited due to problems that negatively affect the decantability of flocculated sludge (there is a proliferation of sludge) and, consequently, reduce the allowable flow during the clarification which constitutes the step final and key treatment.

In addition, it is known that biological treatment processes the disadvantage of producing large quantities of excess sludge, of which the final destination poses problems regarding the backup of the environment and whose evacuation costs are becoming more and more prohibitive.

In order to solve these problems, various solutions have been proposed. As example, the use of chlorine or ozone to reduce the proliferation of filamentous germs. As an example of this solution, we may cite the publication Domestic and Industrial Wastewater Treatment with Ozonated Activated Sludge by H-Van Leeuwen published in Ozone Science and Engineering, Vol. Pp. 291-308 (1988). In regards to the problem of reducing the production of sludge, we can refer to EP-A-0 645 347 which describes a process in which a treatment is carried out to the ozone of the sludge, coupled with pretreatment at acidic pH of the sludge, so to reduce the production of excess sludge. A variant of this treatment known is described in FR-A-2 766 813 which describes a process in which the ozonation treatment is coupled with mechanical treatment of sludge.

It will be noted that the implementation of these known methods makes it possible to obtain a significant improvement in sludge settling (between 20 and 50%).
It is also known to obtain sludge having the appearance granules or granular sludge.
In anaerobic environment, the process for obtaining these granules consists in the addition of nuclei or even micro-supports as well as in elevation of the water to be treated applied in the reactor anaerobic. An example of application of this method is given in the publication Granular Sludge Training in the Anaerobic Expanded Micro-Carrier Process published in Water Science Technoiogy Vol 23, pp 1167-1177.

In an aerobic environment, a first example of a sludge application aerobic granular is given in the publication Aerobic Granulation in a Sequencing Batch Reactor by JJ Beun et al, published in Water Research Vol 33, n 10 pp 2283-2290 - 1998. The industry used is type SBR (Sequencing Batch Reactor) and the method of obtaining sludge

2 granuleuses est très dépendant des conditions de fonctionnement de l'installation et passe obligatoirement par une première étape conduisant à
la formation de granules filamenteux, avec des champignons spécifiques type Fungi.
Partant de cet état de la technique, la présente invention s'est fixée pour objectif de résoudre le problème consistant à obtenir directement des flocs présentant l'aspect de granules ou de boues granuleuses, permettant une amélioration de la décantabilité des boues, et ce, en milieu aérobie sans ensemencement spécifique.

Selon un premier aspect, la présente invention concerne un procédé
d'épuration d'eaux résiduaires chargées en matières organiques, qui comporte une étape de traitément biologique des eaux durant laquelle les matières organiques contenues dans les eaux sont dégradées par des micro-organismes en produisant des boues et une étape de séparation eau-boues, les boues en sortie de l'étape de séparation étant recyclées dans l'étape de traitement biologique, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre, une étape de dégradation des boues, issues, soit de l'étape de traitement biologique, soit de -'étape de séparation au cours de laquelle les boues sont mises au contact d'un gaz ozoné dans des conditions permettant d'obtenir un floc constitué de granules dont la dimension moyenne est supérieure à 200 microns, le taux de matière volatile est compris entre 50 et 65 %, le facteur d'épaississement de ces boues granuleuses, après une décantation pendant 30 minutes étant toujours supérieur à 4, les conditions d'obtention desdites boues granuleuses consistant à : par Jou.r - traiter entre 0,1 et 2 fois la masse de boues présente/dans le traitement biologique et de préférence entre 0,7 et 1,5 et, - appliquer une dose d'ozone comprise entre 3 et 100 grammes d'ozone par kilo de matières en suspension (MES) traitées, de préférence entre 4 et 10 grammes d'ozone par kg de MES traité.

FEUILLE MODIFIÉE

Selon la présente invention, l'étape d'ozonation peut être mise en oeuvre de manière continue ou discontinue.

Une explication des phénomènes découverts par la présente titulaire est donnée ci-après. L'action de l'ozone induit un stress du métabolisme bactérien caractérisé par la solubilisation de matières organiques et minérales et une modification substantielle du métabolisme bactérien. La réaction enzymatique par rapport au stress est appelée énergie de maintenance. L'une des causes visibles est le regroupement du floc dans une nouvelle structure granuleuse, c'est-à-dire une autoprotection physique de la faune bactérienne contre le stress. Selon une deuxième caractéristique de l'invention, les bactéries vont utiliser le substrat provenant de l'eau traitée non plus pour se reproduire mais pour résister aux effets du stress par augmentation de l'énergie de maintenance.
Selon un deuxième aspect la présente invention a pour objet une installation de traitement des eaux mettant en oeuvre le procédé défini ci-dessus.

Cette installation comprend au moins un réacteur de traitement biologique recevant les eaux brutes chargées en matières organiques qui sont dégradées par des micro-organismes en produisant des boues et un séparateur solide/liquide qui reçoit les eaux résiduaires provenant du réacteur biologique et qui assure la séparation de l'eau des boues, une boucle de recyclage permettant de ramener vers le réacteur biologique au moins une partie des boues ainsi séparées. Cette installation est caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen de dégradation des boues recueillant une partie des boues provenant soit du réacteur biologique soit du séparateur et soumettant ces boues à un traitement d'ozonation, les boues ainsi traitées étant ensuite recyclées dans le réacteur biologique.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent de façon schématique des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif.

Sur les dessins La figure 1 est une vue schématique d'un exemple de réalisation d'une installation de traitement d'eaux résiduaires mettant en oeuvre le procédé
objet de l'invention ;

Les figures 2 et 3 représentent de façon schématique deux modes de réalisation du moyen de dégradation des boues, Les figures 4 et 5 illustrent respectivement l'aspect du floc obtenu selon le procédé objet de l'invention et selon la technique antérieure, et La figure 6 illustre le suivi de la production de boues en fonction du temps, pour chaque filière de traitement.

En se référant à la figure 1 qui représente de façon schématique une station d'épuration d'eaux usées, on voit que cette dernière comprend :
- une arrivée d'eau brute 1 chargée en matières organiques ;
- au moins un réacteur de traitement biologique 2, tel que notamment un bassin d'aération, un réacteur à cultures fixées ou à cultures libres, un digesteur anaérobie ou autres, dans lequel les matières organiques contenues dans l'eau brute sont dégradées par des micro-organismes en produisant des boues ;
- un moyen de séparation solide-liquide tel que par exemple un clarificateur 3 qui reçoit les eaux résiduaires provenant du réacteur biologique 2 et qui sépare l'eau des boues - une sortie d'eau traitée 4 qui recueille l'eau en sortie du clarificateur 2 granular is very dependent on the operating conditions of installation and must go through a first step leading to the formation of filamentous granules, with specific fungi Fungi type.
From this state of the art, the present invention has been goal of solving the problem of directly getting flocs having the appearance of granules or granular sludge, allowing improvement of sludge decantability, in an aerobic environment without specific seeding.

According to a first aspect, the present invention relates to a method sewage treatment plants loaded with organic matter, which includes a biological water treatment stage during which the organic matter contained in the waters are degraded by microorganisms by producing sludge and a water-water separation step sludge, the sludge leaving the separation step being recycled in the biological treatment step, this method being characterized in that further comprises a step of sludge degradation resulting from the biological treatment step, that is, the separation step during sludge is brought into contact with an ozonated gas in conditions for obtaining a flock consisting of granules whose average size is greater than 200 microns, the material rate volatile is between 50 and 65%, the thickening factor of these granular sludge after decantation for 30 minutes being always greater than 4, the conditions for obtaining said sludge granular consisting of: by Jou.r - treat between 0.1 and 2 times the mass of sludge present / in the biological treatment and preferably between 0.7 and 1.5 and, - apply an ozone dose of between 3 and 100 grams of ozone per kilogram of suspended solids (MES) treated, preferably between 4 and 10 grams of ozone per kg of treated MES.

MODIFIED SHEET

According to the present invention, the ozonation step can be carried out continuously or discontinuously.

An explanation of the phenomena discovered by the present holder is given below. The action of ozone induces metabolic stress characterized by the solubilization of organic matter and minerals and a substantial change in bacterial metabolism. The enzymatic reaction to stress is called energy of maintenance. One of the visible causes is the grouping of the floc in a new granular structure, that is to say a physical self-protection of bacterial fauna against stress. According to a second characteristic of the invention, the bacteria will use the substrate from the water treated not to reproduce but to resist the effects of stress through increase in maintenance energy.
According to a second aspect, the subject of the present invention is an installation water treatment using the method defined above.

This installation comprises at least one biological treatment reactor receiving raw water loaded with organic matter that is degraded by micro-organisms by producing sludge and a solid / liquid separator which receives waste water from the biological reactor and which ensures the separation of water from sludge, a recycling loop to bring back to the biological reactor at least part of the sludge thus separated. This installation is characterized in that it comprises a means of sludge degradation collecting part of the sludge from either the biological reactor or separator and subjecting the sludge to an ozonation treatment, the sludge thus treated is then recycled to the biological reactor.
Other features and advantages of the present invention will emerge of the description given below with reference to the accompanying drawings which in illustrate schematically examples of embodiments without any limiting character.

On the drawings FIG. 1 is a schematic view of an exemplary embodiment of a waste water treatment plant implementing the method object of the invention;

Figures 2 and 3 schematically represent two modes of realization of the means of sludge degradation, Figures 4 and 5 respectively illustrate the appearance of the floc obtained according to the method according to the invention and according to the prior art, and Figure 6 illustrates the monitoring of sludge production as a function of time, for each treatment channel.

Referring to Figure 1 which schematically shows a station wastewater treatment, we see that the latter includes:
- an inlet of raw water 1 loaded with organic matter;
at least one biological treatment reactor 2, such as in particular an aeration tank, a fixed culture or free culture reactor, a anaerobic digester or the like, in which organic matter contained in the raw water are degraded by micro-organisms in producing sludge;
a solid-liquid separation means such as, for example, a clarifier 3 which receives the wastewater from the reactor biological 2 and separating water from sludge a treated water outlet 4 which collects the water leaving the clarifier

3 et, - une boucle de recyclage 5 des boues provenant du clarificateur 3, ces boues étant ainsi ramenées en tête du réacteur biologique 2 comme on le voit clairement sur la figure 1. Cette boucle de recyclage 5 assure un débit représentant de 50 à 300% du débit normal des eaux résiduaires devant être traitées par la station d'épuration.

Selon l'invention, l'installation comporte en outre une boucle 6 de dégradation des boues qui recueille une partie des boues du réacteur biologique 2 et qui renvoie ces boues dans le réacteur 2 après passage dans un système d'ozonation des boues désigné dans son ensemble par la référence 7 sur la figure 1. Selon l'invention, les boues qui sont dégradées par ozonation dans le système 7 peuvent être issues soit du traitement biologique des eaux à traiter (comme illustré par la figure 1) , soit du dispositif de séparation des boues 3.

La figure 2 représente un exemple de réalisation d'un système d'ozonation 7 selon l'invention. Dans cet exemple non limitatif, ce système comprend une alimentation 20 en boues provenant du réacteur biologique 2, une pompe d'alimentation ou de reprise 8 de ces boues alimentant un mélangeur dynamique 9 entraîné par un moteur 10 et qui est muni d'une conduite d'alimentation 11 d'un gaz ozoné constitué d'ozone mélangé à un gaz vecteur pouvant être de l'air ou de l'oxygène ou un mélange de ces deux gaz, le mélange entre les boues et le gaz ozoné étant effectué dans ce mélangeur dynamique 9 .

Le système 7 comporte en outre une chambre de réaction 12 dans laquelle s'effectue l'épuisement du gaz ozoné mélangé aux boues, le temps de contact entre ces dernières et le gaz ozoné étant compris entre 10 secondes et 90 minutes, de préférence entre 5 et 30 minutes. Les boues traitées sont évacuées en 13 et recyclées dans le réacteur biologique 2. On prévoit un système d'évacuation 14 du gaz résiduel par exemple vers une unité de destruction de l'ozone résiduel. Avantageusement, lorsque le gaz vecteur est constitué d'oxygène et que le réacteur biologique est un bassin d'aération, on pourra, après ou sans destruction de l'ozone résiduel, renvoyer l'oxygène dans le bassin d'aération.

Sur la figure 3, on a représenté un autre exemple de réalisation du système 7 assurant la dégradation, par ozonation, des boues. Dans cet exemple de réalisation, ce système comprend un réacteur 17 de mise en contact de l'ozone avec les boues à traiter, celles-ci étant amenées depuis le réacteur biologique 2 par l'intermédiaire d'une pompe d'alimentation 15 ou de reprise, ce réacteur 17 étant muni d'une arrivée de gaz ozoné 16 composé d'ozone mélangé à un gaz vecteur qui peut être de l'air ou de l'oxygène ou un mélange des deux gaz. Avantageusement, le temps de contact entre les boues et les bulles de gaz ozoné est compris entre 10 secondes et 90 minutes, de préférence entre 5 et 30 minutes. Les boues sont évacuées en 18 afin d'être ramenées vers le réacteur biologique 2. Le réacteur 17 comporte, à sa partie supérieure, un moyen d'évacuation 19 du gaz résiduel, par exemple vers une unité de destruction de l'ozone résiduel. Comme décrit précédemment en référence à la figure 2, dans le cas d'utilisation d'oxygène comme gaz vecteur et lorsque le réacteur biologique 2 est un bassin d'aération, on pourra après destruction ou non de l'ozone résiduel, renvoyer l'oxygène dans le bassin d'aération.

On a donné ci-après, d'une part, un exemple de référence conforme à un procédé classique de traitement des eaux et un exemple de mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention. Les deux procédés ont été mis en oeuvre dans les mêmes conditions de charges massique et volumique appliquées et le procédé biologique de traitement des eaux utilisé était du type boues activées. Bien entendu, ces exemples peuvent être extrapolés à
tous types de procédés biologiques qu'ils soient de type à base de cultures libres ou fixées.

1 ) Exemple de référence :
On a utilisé en tant que réacteur biologique 2, un bassin d'aération présentant un volume de 200 litres, la concentration de boues dans le bassin d'aération étant de 4 grammes MES par litre. Le bassin était alimenté
par de l'eau brute présentant les caractéristiques suivantes Débit d'alimentation : 26 I/ heure DCOt: 300 mg/1 MES : 80 mg/1 La production de boues obtenue après un mois de fonctionnement s'est élevée en moyenne à 60 g MES/jours, l'indice de boues s'élevait à 120 ml/g, ce qui autorise des vitesses de décantation de l'ordre de 1 m/h, et le facteur d'épaississement après 30 minutes de décantation était égal à 2.

Les caractéristiques de l'eau traitée étaient les suivantes DCOt: 45 mg/I.
MES : 10 mg/I.
On a représenté sur la figure 5, l'aspect du floc obtenu. On retrouve un aspect de floc traditionnel des procédés à boues activées fonctionnant en faibles charges avec la présence de nombreux protozoaires; le taux de matières volatiles des boues s'élève à 75 %.

2 ) Exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention :

Les conditions de traitement, les caractéristiques des eaux brutes traitées et la concentration en boues dans le bassin d'aération étaient les mêmes que celles de l'exemple de référence mais les boues ont été soumises à un traitement additionnel, par ozonation conformément à la présente invention.
Le traitement d'ozonation selon l'invention a été réalisé de manière à traiter 800 g. de MES par jour soit une fois la masse du bassin d'aération par jour, avec une dose d'ozone de 5 g. par kg de MES traitées. L'ozonation a été
effectuée conformément à l'exemple de mise en oeuvre de l'invention illustré
par la figure 2.

Après un mois de fonctionnement, la production de boues s'est élevée en moyenne à 5 g MES/j. et l'indice de boues s'est élevé à 30 ml/g., ce qui autorise des vitesses de décantation de l'ordre de 4 m/h.

Les caractéristiques de l'eau traitée étaient les suivantes DCOt: 50 mg/I.
MES : 10 mg/I.

L'aspect du floc est représenté sur la figure 4. Il se présente sous la forme de petits granules dont la dimension moyenne est supérieure à 200 microns, dont la teneur en matières volatiles est de 60 %, et dont le facteur d'épaississement après 30 minutes de décantation, s'élève à 6.

Le suivi de la production de boues, en fonction du temps, est représenté sur la figure 6, pour chaque filière de traitement.

On a observé, ce qui constitue une constatation tout à fait surprenante et inattendue, que les effets du traitement conforme à la présente invention continuent à se manifester dans le temps et qu'ils sont irréversibles.
Par rapport à l'exemple de référence décrit ci-dessus, les résultats mentionnés ci-dessus procurés par le procédé de l'invention apportent les avantages suivants :
- augmentation d'un facteur de 4 à 6 des flux hydrauliques traités par le séparateur ;
- diminution importante de la quantité de boues produites : les boues produites peuvent être douze fois moins importantes que celles issues d'un procédé classique. Ainsi, on a constaté une proportion de boues réduites de 40 à 95% par rapport à un traitement conventionnel sans addition de réactifs chimiques ;
- les quantités d'ozone mises en oeuvre sont faibles, ce qui rend le procédé économiquement attractif grâce aux gains significatifs obtenus sur les coûts d'élimination des boues ainsi que sur le coût d'investissement de la station notamment en raison de la diminution des dimensions du dispositif de séparation liquide/solide;
- obtention d'un indice de boues, caractérisant leur décantabilité, inférieur à 50 ml/g voire inférieur ou égal à 30 ml/g à comparer avec l'indice des boues obtenu dans le cas des installations classiques (100 à 150 mi/g.);
- aucun ensemencement particulier n'est nécessaire.

Par ailleurs, l'oxydation partielle des boues par l'ozone entraîne la production de matières organiques assimilables, utilisables, en particulier, comme nutrients dans l'étape de dénitrification.

II demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre et aux exemples de réalisation décrits et/ou mentionnés ci-dessus mais qu'elle en englobe toutes les variantes 3 and, a loop for recycling sludges from the clarifier 3, these sludge thus being brought back to the top of the biological reactor 2 as see clearly in Figure 1. This recycling loop 5 ensures a debit 50 to 300% of the normal flow of wastewater to be treated by the treatment plant.

According to the invention, the installation further comprises a loop 6 of Sludge degradation that collects part of the reactor sludge biological 2 and that returns these sludge in the reactor 2 after passage in a sludge ozonation system designated as a whole by the reference 7 in Figure 1. According to the invention, the sludge that is degraded by ozonation in the system 7 can be issues either from the treatment of the waters to be treated (as illustrated in Figure 1), either from sludge separation device 3.

FIG. 2 represents an exemplary embodiment of an ozonation system 7 according to the invention. In this nonlimiting example, this system comprises a feed sludge from the biological reactor 2, a pump supply or recovery 8 of these sludges feeding a mixer dynamic 9 driven by a motor 10 and which is provided with a pipe supplying an ozonated gas consisting of ozone mixed with a gas vector that can be air or oxygen or a mixture of these two gas, the mixture between the sludge and the ozonated gas being carried out in this dynamic mixer 9.

The system 7 further comprises a reaction chamber 12 in which exhaustion of the ozonated gas mixed with the sludge, the time of contact between the latter and the ozonated gas being between 10 seconds and 90 minutes, preferably between 5 and 30 minutes. The treated sludge is evacuated at 13 and recycled to the biological reactor 2.
evacuation system 14 of the residual gas for example to a unit of destruction of residual ozone. Advantageously, when the carrier gas consists of oxygen and that the biological reactor is a basin aeration, it will be possible, after or without destruction of the residual ozone, return the oxygen to the aeration basin.

FIG. 3 shows another embodiment of the system 7 ensuring degradation, by ozonation, sludge. In this example of embodiment, this system comprises a reactor 17 for contacting the the ozone with the sludge to be treated, these being brought from the reactor biological 2 via a feed pump 15 or recovery, this reactor 17 being provided with a supply of ozonated gas 16 composed of ozone mixed with a carrier gas that may be air or oxygen or a mixing of the two gases. Advantageously, the contact time between sludge and ozonated gas bubbles is between 10 seconds and 90 minutes, preferably between 5 and 30 minutes. Sludge is evacuated 18 to be returned to the biological reactor 2. The reactor 17 comprises, at its upper part, means 19 for evacuating the residual gas, for example towards a unit of destruction of the residual ozone. As described previously with reference to FIG. 2, in the case of using oxygen as a carrier gas and when the biological reactor 2 is a pond after destruction or destruction of the residual ozone, to return oxygen in the aeration basin.

Hereinafter, on the one hand, a reference example conforming to a conventional water treatment process and an example of implementation of the method of the present invention. Both processes were implemented works under the same conditions of mass and volume loads applied and the biological process of water treatment used was activated sludge type. Of course, these examples can be extrapolated to all types of biological processes that are of type based on cultures free or fixed.

1) Reference example:
Biological reactor 2 used a ventilation tank with a volume of 200 liters, the concentration of sludge in the aeration basin being 4 grams MES per liter. The basin was fed by raw water having the following characteristics Feed rate: 26 I / hour DCOt: 300 mg / 1 MES: 80 mg / 1 The sludge production obtained after one month of operation was raised on average to 60 g MES / day, the sludge index amounted to 120 ml / g, which allows settling speeds of the order of 1 m / h, and the factor Thickening after 30 minutes of settling was 2.

The characteristics of the treated water were as follows DCOt: 45 mg / I.
MES: 10 mg / I.
FIG. 5 shows the appearance of the floc obtained. We find a traditional floc aspect of activated sludge processes operating in low loads with the presence of many protozoa; the rate of volatile matter of sludge amounts to 75%.

2) Example of Implementation of the Process of the Invention The treatment conditions, the characteristics of the raw water treated and the concentration of sludge in the aeration basin were the same as those of the reference example but the sludge was submitted to a additional treatment, by ozonation in accordance with the present invention.
The ozonation treatment according to the invention was carried out so as to treat 800 g. of MES per day or once the mass of the aeration basin per day, with an ozone dose of 5 g. per kg of treated MES. Ozonation has been performed in accordance with the exemplary implementation of the invention illustrated in Figure 2.

After one month of operation, sludge production was average at 5 g MES / d. and the sludge number was 30 ml / g, which allows settling speeds of the order of 4 m / h.

The characteristics of the treated water were as follows DCOt: 50 mg / I.
MES: 10 mg / I.

The appearance of the floc is shown in Figure 4. It is in the form small granules whose average size is greater than 200 microns, whose volatile matter content is 60%, and the factor of which thickening after 30 minutes of settling, amounted to 6.

The monitoring of sludge production, as a function of time, is represented on Figure 6, for each processing die.

It has been observed, which is a very surprising finding and unexpectedly, that the effects of the treatment according to the present invention continue to manifest themselves over time and that they are irreversible.
Compared with the reference example described above, the results mentioned above provided by the process of the invention provide the following advantages:
- a factor of 4 to 6 of the hydraulic flows treated by the separator;
- significant decrease in the amount of sludge produced: sludge produced can be twelve times smaller than those classical process. Thus, a proportion of sludge reduced from 40 to 95% compared to a conventional treatment without the addition of reagents chemical;
- the quantities of ozone used are low, which makes the an economically attractive process thanks to the significant gains achieved the sludge disposal costs as well as the investment cost of the station especially because of the decreasing dimensions of the device liquid / solid separation;
- Obtaining a sludge index, characterizing their settling, less than 50 ml / g or even less than or equal to 30 ml / g to be compared with the index sludge obtained in the case of conventional installations (100 to 150 ml / g.);
- no particular seeding is necessary.

In addition, the partial oxidation of sludge by ozone leads to production of assimilable organic materials, usable, in particular, as nutrients in the denitrification step.

It remains understood that the present invention is not limited to modes of implementation and to the examples of embodiment described and / or mentioned above but encompasses all variants

Claims

1. Process for purifying waste water laden with materials organic products, which includes a stage of biological water treatment during which the organic matter contained in the water is degraded by microorganisms by producing sludge, and a separation step water-sludge, further comprising a stage of degradation of the sludge during which the sludge is brought into contact with an ozonated gas, such as:
the sludge leaving the separation stage is recycled in the biological treatment step;
the sludge brought into contact with the ozonated gas comes from one of: i) the biological treatment step and ii) the separation step; and the sludge is brought into contact with ozonated gas in conditions making it possible to obtain a floc consisting of granules, one of which average dimension is greater than 200 microns, a volatile matter rate is between 50 and 65%, a sludge thickening factor, after a settling of 30 minutes, being always greater than 4, conditions obtaining said sludge consisting of:
treat between 0.1 and 2 times the mass of sludge present in the biological treatment step and;
apply a dose of ozone between 3 and 100 grams of ozone per kilogram of suspended solids treated.

2. Method according to claim 1, in which one treats between 0.7 and 1.5 times the mass of sludge present in the biological treatment step.

3. Method according to any one of claims 1 and 2, in which a dose of ozone of between 4 and 10 grams of ozone is applied per kilogram of suspended solids treated.

4. Method according to any one of claims 1 to 3, in wherein the ozone degradation step is carried out in such a way keep on going.

5. Method according to any one of claims 1 to 3, in wherein the ozone degradation step is carried out in such a way discontinuous.

6. Method according to any one of claims 1 to 5, in which the contact time between the ozonated gas and the sludge to be degraded by ozonation is between 10 seconds and 90 minutes.

7. Method according to claim 6, in which the time of contact between the ozonated gas and the sludge to be degraded by ozonation is included between 5 and 30 minutes.

8. Water treatment plant implementing the process according to any one of claims 1 to 7, which comprises a reactor of biological treatment receiving raw water loaded with materials organic materials that are degraded by micro-organisms producing sludge and a solid/liquid separator which receives waste water from of the biological reactor and which ensures the separation between water and sludge, a sludge degradation means subjecting the sludge to a treatment ozonation, characterized in that:
it includes a recycling loop to bring back to the biological reactor at least part of the sludge thus separated;
the sludge degradation means collects part of the sludge from one of: i) the biological reactor and ii) the separator, and treats between 0.1 and 2 times the mass of sludge present in the treatment biological, by applying a dose of ozone between 3 and 100 grams of ozone per kilogram of suspended solids treated.

9. Installation according to claim 8, characterized in that the means of sludge degradation treats between 0.7 and 1.5 times the mass of sludge present in the biological treatment step.

10. Installation according to any one of claims 8 and 9, characterized in that the sludge degrading means processes the mass of sludge by applying a dose of ozone between 4 and 10 grams of ozone per kilogram of suspended solids treated.

11. Installation according to any one of claims 8 to 10, characterized in that the means for degrading the sludge by ozonation comprises a dynamic mixer receiving on the one hand the sludge to be treated, and on the other hand an ozonated gas, said dynamic mixer supplying a chamber reaction in which the exhaustion of the ozonated gas mixed with the sludge, said sludge after treatment being recycled to the reactor biological, said reaction chamber further comprising means evacuation of residual gas.

12. Installation according to any one of claims 8 to 11, characterized in that the means for degrading the sludge by ozonation comprises a reactor in which the contacting of the ozonated gas takes place with the sludge to be treated, the sludge after treatment being recycled to the biological reactor, a means for evacuating residual gas being provided in upper part of said reactor.

13. Installation according to any one of claims 8 to 12, characterized in that the contact time between the ozonated gas and the sludge at to degrade by ozonation is between 10 seconds and 90 minutes.

14. Installation according to claim 13, characterized in that the contact time between the ozonated gas and the sludge to be degraded by ozonation is between 5 and 30 minutes.